1、基于 FPGA 的峰值功率跟踪系统测试大纲课题名称：基于 FPGA 的峰值功率跟踪系统设计课题编号：承研单位：中国航天科技集团公司八院 811 所编写日期：2013 年 3 月11 试验目的通过对基于 FPGA 的峰值功率跟踪系统进行试验测试，验证其MPPT 技术及 Super Buck 相关技术指标是否满足合同规定要求。2 测试项目及测试指标测试项目及测试指标见表 1。表 1 基于 FPGA 的峰值功率跟踪系统测试项目及测试指标项目 合同要求技术指标 备注MPPT 电路功率 400W 单组（共 2 组）MPPT 电路效率 93%MPPT 跟踪精度 99%MPPTMPPT 均流精度 5%过压点
2、 42V保护功能 有 过流保护MPPT、恒压切换主电路MPPT、恒流切换13 测试设备主要测试设备见表 2。表 2 主要测试设备序号 名称 型号规格 数量1 Tektronix 100MHz 示波器 DPO-3014 12 Agient 光伏模拟器 E4360A 13 Fluke 万用表 16B 14 隔离探头 25 高频电流探头 26 辅助源 若干5 电子负载 16 PC 机 14 测试环境常温、常压。5 具体试验情况测试的主要目的在于验证基于 FPGA 的 MPPT 技术主要电性能是否满足项目合同规定的要求。测试内容主要包括 MPPT 电路效率、MPPT 跟踪精度、MPPT 均流精度、限压
3、功能、保护功能等方面。25.1 基于 FPGA 的 MPPT 功能及性能指标测试主要包括 MPPT 电路效率、 MPPT 跟踪精度、 MPPT 均流精度等。（1） MPPT 跟踪精度Super Buck 主电路太阳阵 电子负载电缆 1接口电缆 2FPGA 控制板PC 机串口图 2 MPPT 跟踪精度测试连接图按照图 2 连接好电路图，检查好电路确认无误，即可上电，电路正常工作之后，即可开始对各项性能参数进行测量。利用串口通信，在 PC 机上显示跟踪的功率值。电调节电子负载工作于恒阻模式（3 路负载并联，每组 7.5 负载电阻） 。开启太阳阵，使之工作于 SAS 模式，设定 V-I 曲线。合闸，
4、加电。等待 MPPT 跟踪稳定之后，利用串口通信得到一段时间的跟踪的功率，计算出跟踪到的功率平均值，从而计算出 MPPT 跟踪精度（跟踪的功率与设3定的最大功率的比值） 。改变 V-I 曲线，分别对每条 V-I 曲线进行 MPPT电路跟踪精度测量，数据记录于表 4。表 4 不同 V-I 曲线下的 MPPT 跟踪精度测量曲线 VOC ISC VM IM PM 跟踪功率 跟踪精度曲线 1曲线 2曲线 3曲线 4曲线 5试验结论：当太阳阵 V-I 曲线变化时，此时 MPPT 跟踪精度为 ，效率指标（满足/不满足）合同规定要求。（2） MPPT 电路效率按照图 1 连接好电路图，检查好电路确认无误，即
5、可上电，电路正常工作之后，即可开始对各项性能参数进行测量。4Super Buck 主电路太阳阵 电子负载电缆 1接口电缆 2FPGA 控制板图 1 MPPT 效率测试连接图太阳阵与 Super Buck 主电路输入通过电缆连接，而主电路输出与电子负载通过电缆连接。Super Buck 主电路板与 FPGA 控制板通过信号线（主要有输入电压电流采样信号线，输出电压采样信号线，MPPT 基准信号线）相连，以实现 FPGA 对主电路的控制。调节电子负载工作于恒阻模式（3 路负载并联，每组 7.5 负载电阻） 。开启太阳阵，使之工作于 SAS 模式，设定 V-I 曲线。合闸，加电。记录此时的 MPPT
6、 电路效率。改变 V-I 曲线，改变功率，分别对每个功率进行MPPT 电路效率测量，数据记录于表 3。5表 3 不同输出功率下的 MPPT 电路效率表曲线VOC（V）ISC（ A）VM（V）IM（A）Pin（ W）Pout（ W）效率曲线 1曲线 2曲线 3试验结论：当变换器输出功率变化时，MPPT 电路效率最小，最大分别为和 ，效率指标_（满足/ 不满足）合同规定要求（3） MPPT 均流精度Super Buck 主电路太阳阵 电子负载电缆 1接口电缆 2FPGA 控制板图 3 MPPT 均流精度测试电路图按照图 3 连接好电路图，检查好电路确认无误，即可上电，电路正常工作之后，即可开始对各
7、项性能参数进行测量。利用高频电流探头，测量两路交错 Super Buck 电路的输入电流均流精度。 电调节电子负载工作于恒阻模式（3 路负载并联，每组 7.5 负6载电阻） 。开启太阳阵，使之工作于 SAS 模式，设定 V-I 曲线。合闸，加电。等待 MPPT 跟踪稳定之后，利用高频电流探头测量两路输入电流的平均值，从而计算出 MPPT 均流精度。均流精度定义为，两路电流与两路电流平均值的的差值与两路电流平均值的比值。改变 V-I 曲线，分别对每条 V-I 曲线进行 MPPT 均流精度测量，数据记录与于表 5。表 5 不同 V-I 曲线下的 MPPT 均流精度测量曲线 第一路输入电流（A）第二
8、路输入电流（A）每路输入电流平均值（A）差值（A）均流精度（ %）曲线 1曲线 2曲线 3试验结论：当太阳阵 V-I 曲线变化时，此时 MPPT 跟踪精度为 ，效率指标（满足/不满足）合同规定要求。5.2 Super Buck 主电路功能及性能测试主要包括限压功能、过流保护功能以及 MPPT 与恒压、恒流切换功能等。按照图 4 连接好电路图，检查好电路确认无误，即可上电，电7路正常工作之后，即可开始对各项性能参数进行测量。Super Buck 主电路太阳阵 电子负载电缆 1接口电缆 2FPGA 控制板图 4 Super Buck 主电路功能及性能测试连线图（1）限压功能（MPPT 转恒压切换）
9、测试调节电子负载工作于恒阻模式（3 路负载并联，每组 7.5 负载电阻） 。开启太阳阵，加电，电路首先工作于 MPPT 模式，待电路工作稳定之后，切断一路负载，此时输出电压会超过 42V 限压点，电路切换到限压电路。 在切断负载之后，观察输出电压_(是/否)稳定于 421V,如若稳定，稳定值为_V，_（满足 /不满足）要求。（2）限流功能（MPPT 转恒流切换）测试调节电子负载工作于恒阻模式（3 路负载并联，每组 7.5 负载电阻，第 4 路负载为 5） 。开启太阳阵，加电，电路首先工作于MPPT 模式，待电路工作稳定之后，切断一路负载，此时输出电压会超过 42V 限压点，电路切换到限压电路。 在切断负载之后，观察输出电压_(是/否)稳定于 421V,如若稳定，稳定值为_V，_（满足 /不满足）要求。（3）过流保护性能测试8调节电子负载为恒阻模式（3 路负载并联，每组 7.5 负载电阻，第 4 路负载为 3） 。开启太阳阵，加电，电路首先工作于 MPPT 模式，待电路工作稳定之后，加入一路负载，此时输出电压会超过过流保护点，电路保护。观察电路_(是/否)保护，驱动信号 _(是/ 否) 封锁。
